JPH0476291A - スクロール圧縮機 - Google Patents
スクロール圧縮機Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
いは空気用圧縮機として用いられるスクロール圧縮機に
関する。
6号に記載のように、旋回スクロールの鏡板外周面の側
部空間(鏡板外周ポケット)と旋回スクロール背部の空
間(以下、背圧室と称する)を連通ずる給油溝(2ケ所
ないし4ケ所程度)を、旋回スクロール鏡板に対するフ
レームの台座面あるいは旋回スクロールの鏡板外周部に
設け、これにより、旋回スクロールの上記側部空間に生
じる油圧力及び油圧変動を抑制し、圧縮機の動力低減作
用をもたせていた。第7図に示すように、この側部空間
11fの油圧力は、そこに油が充満すると、スクイズ作
用などにより、旋回スクロール鏡板外周面がフレーム台
座の内周面と最も接近した位置より旋回スクロールの旋
回方向前方部が背圧室圧力より高い圧力になり、後方部
が低い圧力になる様な圧力分布を生じる。なお、第7図
では側部空間11fは誇張して広く描いである。
の低・中速領域での旋回スクロール鏡板外周面の側部空
間の油圧変動に伴う動力損失を小さくする効果はあるも
のの、該圧縮機が、インバータにより高速運転(例えば
圧縮機の回転数が1ooo。
ール鏡板外周部まわりの動力損失を小さく抑えられず、
高速時での性能低下が問題となる。第8図にその油圧変
動の生じる圧力波形の例を示す。
が依然として存在していること、及び鏡板自体の旋回運
動に伴う油の撹拌損失が顕著に増加するためである。ま
た、従来技術においては、フレーム台座の内周面と、こ
れに対向する旋回スクロール鏡板外周面との径方向での
最小隙間が2画前後の寸法となっているが、この最小隙
間を小さくしようとすると、上記性能低下がより一層大
きくなるため、該径方向隙間は小さくすることができな
い。このため、スクロール圧縮機の外形をより小さくす
ることができない。また上記側部空間に油が噛み込むと
、オイルハンマー(油撃)現象に類似した作用のため、
高速域では騒音が高くなるという問題が発生する。
とするところは。
出来、 (2)小形・軽量化が可能(フレームの外径を小さくで
きる)で、 (3)高速域での騒音低減可能な スクロール圧縮機を提供することにある。
特許請求の範囲の各請求項記載の構成を有する。
回スクロールの鏡板外周部の側部空間に溜まった油を完
全に背圧室側に連続的に排出させ、油撹拌損失をなくす
。また、放射溝構造により該溝部の外周方向の径方向隙
間を大きく設定でき、旋回スクロールの旋回運動に伴う
油圧変動を最小限にくいとめることができる。また、上
記溝の間の部分(放射状リブ部となる部分)はこれと対
向するフレーム台座面と常に摺動接触が可能となり、旋
回スクロールを安定して支持することができる。
軽減化、ひいては運転範囲の拡大につながる。また、オ
イルハンマ現象を回避することにより、騒音低減を図れ
る。
体的な説明を第21図によって行う。
が、下方に電動機部3が収納されている。
lcとに区画されている。
を互いに噛合せて圧縮室(密閉空間)7を形成している
。固定スクロール5は、円板状の鏡板5aと、これに直
立しインボリュート曲線あるいはこれに近似の曲線に形
成されたラップ5bとからなり、その中心部に吐出口1
0、外周部に吸入口16を備えている。旋回スクロール
6は円板状の鏡板6aと、これに直立し、固定スクロー
ルのラップと同一形状に形成されたラップ6bと、鏡板
6aの反ラツプ面に形成されたボス6Cとからなってい
る。本例では、固定スクロールには鋳鉄系材料を用い、
他方、旋回スクロールにはアルミ合金系材料を用いて高
速化を図っている。フレーム11は中央部に軸受部をを
形成し、この軸受部に回転軸14が支承され、回転軸1
4の先端の偏心軸(クランクピン)14aは、上記ボス
6Cに旋回運動が可能なように挿入されている。
よって固定され、旋回スクロール6はオルダムリングお
よびオルダムキーよりなるオルダム機構12によってフ
レーム11に支承され、旋回スクロール6は固定スクロ
ール5に対して自転しないで旋回運動をするように形成
されている。
14bと一体に結合し、電動機部3と直結している。
て垂直方向の吸入管17が接続されている。吐出口10
が開孔している上部室1aは固定スクロール5およびフ
レーム11の側面に形成した通1lt18a、、18b
を介して上部電動機室1bと連通している。この上部電
動機室1bは電動機ステータ3aと密閉容器1の側壁と
の間の通路19を介して下部電動機室ICに連通してい
る。また上部電動機室1bは密閉容器1を貫通する吐出
管2oに連通している。
冷媒ガスの流れ方向、破線矢印は油の流れ方向を示す。
2cで形成されている。主軸受部40には、油膜切れに
対しては信頼性の高いころがり軸受を用いている。
41(これを「背圧室」と称する)には、旋回、固定の
両スクロールで形成される複数の密閉空間7内のガス圧
によるスラスト方向のガス力(この力は、旋回スクロー
ル6を下方に押し下げようとする離反力となる。)に対
抗するため吸入圧力(低圧側圧力)と吐出圧力の中間の
圧力(記号P+++で示す)が作用する。この中間圧力
の設定は、旋回スクロール6の鏡板6aに細孔6eと6
d(第3図、第5図参照)を設け、この細孔を介して密
閉空間7内部のガスを背圧室41に導き、旋回スクロー
ルの背面にガス圧力を作用させて行う。この中間圧力の
かけ方は特開昭53−119412号及び特開昭55−
37520号等にて開示されているので詳細な説明を省
略する。
る。主軸14の下端は揚油管13aを介して容器底部の
油溜り22中に浸漬し、主軸上部には偏心軸部(クラン
クピン)14aを備え、該偏心軸部14aが旋回スクロ
ール鏡板ボス部6c内の旋回軸受39を介して、スクロ
ール圧縮要素部である旋回スクロール6と係合している
。主軸14には、各軸受部への給油を行うための中心縦
孔13が主軸の下端から主軸の上端面まで形成される。
る。偏心軸部14aの下部には、旋回スクロールボス部
6cの先端面と対向せる主軸受上部にバランスウェイト
8が、主軸14と結合し一体化して形成されている。潤
滑油溜り22内に浸漬された揚油管13aの下端は高圧
の吐出圧力Pdを受けており、他方、下流となる旋回軸
受39(第2図参照)及び主軸受40のまわりは、中間
圧力Pmを受けているため、(Pd−Pm)の圧力差に
よって、容器底部の油溜り22中の潤滑油は中心縦孔1
3内を上昇する。このように、各軸受部への給油を中心
縦孔給油による差圧給油法によって行う。
受40へ給油されるとともに、偏心軸部14−aの上部
空間(旋回スクロールボス部6cのボス部底面と偏心軸
部14aの上端面との隙間の部分の油室)を介して旋回
軸受部39に給油される。
し、背圧室41に流入した油の一部は冷媒ガスと混合し
、背圧孔6c、6dを介して圧縮室7に流出する。一方
、背圧室41内の油の一部は側方へ、旋回スクロールの
鏡板1a外周面の側部空間11f(第5図参照)に移動
し、再び背圧室14に戻る。
定スクロール5上方の吐出室1aさらに電動機室1bへ
と移動する。この電動機室で冷媒ガスと油は分離され、
油は密閉容器底部の油溜り22に落下し、再び各摺動部
に供給される。
説明する。
形状を示す背面図と縦断面図であり、第3図はその上面
図、第4図は第2図を側方から見た部分図である。旋回
スクロール鏡板6aは背面に厚さ方向に突出した外周突
出部6uを有する。
射状溝6jが局部に満遍なく形成しである。
6gの円周上等分(図の場合16ケ)に、かつ、第2図
に示す如くテーパ状に形成しである。
る。テーパ角度θ1の値は実用的には20度〜30度の
範囲とし、比較的fIR#のゆるい溝形状とする。
周面での径方向すきまを大きく維持し、周壁面6 g
+溝6Jに作用する油による抗力を極力小さくすること
ができる。また旋回スクロール鏡板外周面の側部空間1
1fに溜った油をスムーズに背圧室41側に移動させる
ことが可能となる。
5図の11e)と摺接する範囲は外周突出部6uの幅寸
法(第1図の85寸法)となる。
フレーム台座面lieとの摺動作用を円滑に行わせるた
め該突出部6u以外の部分が凹部6pを形成する。6e
、6d (第3図)は背圧室41に中間圧力を導入する
ための細孔である。
さhmは、鏡板厚Hsの半分前後に設定され(第2図に
おいてHo / Hs ’40.3〜0.5)るのが、
鏡板6a自体の剛性等を考慮して適正である。
の偏りをなくし、旋回スクロール6の重心をその鏡板6
aの中心Omと一致させる様に、本実施例においては、
旋回スクロール鏡板の背面側にバランス取り用の扇形状
の凹部6(2ケ所)を形成しであるが、但し、前記放射
状溝6jは等ピンチ配列である。
キー溝であり、本例では前記溝6jの1つと夫々つなが
っている。
う、その鏡板外周部に溜った油の移動の様子を破線矢印
で示す部分断面図である。第5図は、フレーム台座の内
周側壁部lidと旋回スクロール6の鏡板外周部の外側
面6g(第1図参照)との隙間11fが最小(これをg
、で示す)となるクランク角位置での旋回スクロール鏡
板外周部まわりの部分断面図である。一方、第6図は上
記隙間11fが最大(これをgt。で示す)となるクラ
ンク角位置を示した図である。放射状溝6jの最内端部
6m(該溝6jの底面の内端部、すなわち本例では溝6
jのテーパ面と旋回スクロール鏡板6aの背面との交線
部)、及び、該鏡板6aの外周面6gに対向するフレー
ム台座の内周面11dの位置関係を Day 2 E <Dr、・・・・・・・・・・・・
・・・(1)もしくは Dgf = Dfl ・・・・・・・・・・・・・・
・・・(2)と設定する。ここで、図示の如く、Dmf
は各溝6jの最内端部6mを通る円の直径(すなわち溝
6jが偶数個あるときは、互いに反対側の溝の最内端部
6m間の直径)であり、I)rtはフレーム台座の内端
側面11mの直径、εは旋回スクロールの旋回半径(ク
ランクピン偏心量)である。この様に設定することによ
り、旋回スクロールの鏡板外周部11fに溜った油を完
全に、背圧室41側に排出させることができる。
定すると、溝面積比SIIミ0.2〜0.4とするのが
よい。ここで溝面積比SI′は旋回スクロール鏡板の外
周面の放射状溝開口面積の合計を該鏡板の外周面の表面
積で除した値である。
S4の大きさを目安にして溝部(開口部)形状を決めれ
ばよい。従来技術では、SI′の値が0.05前後であ
ったので、高速域では油の影響を排除する構造にはなっ
ていなかった。
た高速化を実現するため軽量材であるアルミニウム合金
を使ってもよい。本実施例ではアルミ材を使うことによ
り、高速化を達成するようにしている。なお放射状溝を
設けたことによりその部分は軽くなり、旋回スクロール
の軽量化がさらに図れる 第8図と第9図は、本実施例の効果を従来例(特開昭5
9−110886号)と比較して示した説明図である。
圧力変動ΔP、の様子を示す。圧力変動ΔP、の幅が本
実施例では従来例の数分の1に減少する効果があること
がわかる。
るインバータの駆動周波数が60Hz前後では両者に大
きな圧力変動の差はないが、高速化してくると(すなわ
ち駆動周波数を上げると)9両者に大きな圧力変動幅の
差を生じ、本発明の効果の大きなことが解る。この圧力
変動幅ΔPcとこの部分に生じる動力損失とは比例した
関係がある。
スクロールの鏡板外周部の径方向すきま(最小すきま)
grと圧縮機入力(所要動力)との関係を示した説明図
である。本実施例では、鏡板外周部に多数の放射状溝6
jを満遍なく形成し、実質の径方向隙間を大としている
ので、該最小すきまgrをより小さく設定しても、圧縮
機の 入力変化は無く、小さい。一方、従来例では、
gtに依る入力変化が顕著でgt寸法が小さくなるはど
、また高速回転数であるほど、圧縮機の入力が高くなっ
ている。これは、g1寸法をより小さくすると、従来例
では油撹拌損失が顕著に増加するためである。第10図
から、本発明によれば、上記最小すきまg、を数閣から
数百μmの値前後まで縮少化することが可能となり、ス
クロール圧縮機の外径の細径化(重量低減化)が図れる
ことになる。
yと連なって同一方向に設定されているので、側部空間
11fから背圧室41への排油作用が、旋回スクロール
鏡板外周部で一様にスムースになされるので、オルグム
リング部の摺動部(キー溝6yの側端面)での潤滑がよ
り確実になる。
状にした実施例である。(この断面半円形の溝も、第2
図と同様、テーパ状をなしている。)第12図は第11
図を側方から見た部分図である。この構造とすることに
より、旋回スクロール鏡板外周部の突出部6uの剛性が
矩形方式よりも増す効果がある。また、これは旋回スク
ロールのアルミ合金化の場合、成形面(温間鍛造による
方法)で有利な構造である。
ボス部6cの根元部近傍まで形成した実施例である。こ
れにより、更に旋回スクロールの鏡板厚の薄肉化と軽量
化を図るものである。また、溝6jのテーパの傾斜角(
第2図のθ□の角度)をより小さくしているので、第1
4図に示した径方向すきまq、をより大きくすることが
でき、油撹拌損失をさらに小さくすることが可能となる
。
る。
心○mに一致させる手段として、第1図の如き凹部6q
を設ける代わりに、図示の角度範囲θmに在る放射状溝
65″と、その他の放射状6jとで溝幅W m 1.
W m 2もしくは溝長Q ml。
調整することで、アンバランス量を調整して重心を鏡板
中心と一致させているのが特徴である。
けるフレーム形状の上面図および立断面図である。前述
したように、フレーム台座面lieは旋回スクロール鏡
板の背面外周突出部6uと摺動接触する。前記各実施例
では旋回スクロールのみに放射状溝を形成したが、本実
施例ではフレーム台座面lieにも旋回スクロールと同
様な放射状溝11jを形成している。このような構成と
することにより、前記した溝面積比S*をさらに大きく
とれることになり、側部空間11fに溜った油の影響(
動力増加現象)を更に小さくする効果が得られる。第1
9図は、第17図の溝11jの位置をオルダムキー溝4
fに対してθ2の角度だけずらした実施例を示す。この
θ2の角度は、旋回スクロール溝6jのピッチを考慮し
て決められよう。この両者の溝位置(6jとllfの相
対位置)をずらすのは、側部空間11fから背圧室41
側への油の移動をよりスムースに行わせるためである。
11とを組合せた場合の部分断面図である。このように
フレーム側にも油逃し溝構造を付加することにより、油
の移動がさらに容易となる。
外周部に設ける放射状溝6Jの断面の例示図である。(
a)の如きテーパ溝に限らず、(b)の如き直溝、また
は(C)の如く直溝部とテーパ部とがつながった溝でも
よい6いずれにおいても、先述した溝面積比S11の値
を満たす様に設立するのが好ましい。
得る。
金(例えば4Y−32材など)を使用した場合、本発明
ではその鏡板背面に放射状溝構造を形成しているため鏡
板自体の剛性には大きな変化を及ぼすものでなく、旋回
スクロールのアルミ合金化に支障をきたさない。むしろ
圧縮機の高速化を達成するためには1本発明と旋回スク
ロールのアルミ合金化構造は極めて有用な手段となり得
る。
ともに、高速域での運転圧力範囲が広くとれる。
低減、騒音低減への効果が得られる。
ができ、これにより、圧縮機の小形軽量化が図れる。
低減を大きく図ることができる。
ロールの挙動の安定化が図れる。
縮機全体の信頼性向上、小形軽量化及び製造コストの低
廉化など多くの効果を有する。
1実施例における旋回スクロールの背面図、側断面図、
上面図および側面部分図、第5図および第6図は該旋回
スクロールを組込んだスクロール圧縮機の要部断面図、
第7図は旋回スクロール鏡板外周の側部空間の油圧分布
を示す図、第8図は同空間の油圧変動波形を示す図、第
9図は圧縮機駆動周波数と上記圧力変動の幅との関係を
示す図、第10図は旋回スクロール鏡板外周面とフレー
ム内面図との最小隙間と圧縮機入力との関係を示す図、
第11図および第12図は本発明の回スクロール背面図
および断面図、第15図および第16図は更に他の実施
例の旋回スクロール背面図および断面図、第17図およ
び第18図は更に他の実施例にかかるフレームの上面図
および断面図、第19図は放射状溝をずらせた他の実施
例のフレーム上面図、第20図は上記フレームを用いた
スクロール圧縮機の要部断面図、第21図は本発明の実
施例に係るスクロール圧縮機の全体を示す断面図、第2
2図(a) 、 (b) 、 (c)は放射状溝の形の
例示図である。 6j、6j’・・・放射状溝 6g・・旋回スクロール鏡板外周面 11e・・・フレーム台座面 lid・・・フレーム台座内周面 6m・・・放射状溝の最内端部 11j・・・放射状溝 第1図 第2図 第 図 第4 図 h 第 閃 第8図 Is5図 第6図 =5由n3iL化−内向 第9図 駆動周波数 最小すきまqf(mm) 第11 図 第12 図 第15 図 第13図 C 第14 図 第17 図 第18 図 第19図 第20図 第21 図 一−−拍の9L敗
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 固定スクロールと旋回スクロールを有し、これら一
対のスクロールは鏡板とこれに直立した渦巻状のラップ
からなり、両スクロールを互いにラップを内側にしてか
み合せ、固定スクロールを固定するフレームの台座面と
固定スクロールの鏡板との間に旋回スクロールの鏡板外
周部を微小隙間を保ってはさみ込み、旋回スクロールの
鏡板背部の背圧室にはフレームと旋回スクロールの鏡板
との間にオルダムキーとリングとからなるオルダム機構
を備え、主軸先端の偏心軸を旋回スクロールの鏡板背面
に設けられた旋回軸受に嵌合し、旋回スクロールを自転
なしに固定スクロールに対し旋回運動させて両スクロー
ルにより形成される密閉空間を外側から中心へ移動せし
めつつ容積を減少させて気体を圧縮する様になされ、主
軸内には軸方向に給油孔が穿設され、下部の油溜りから
上記フレームに設けられた主軸用軸受および旋回スクロ
ールに設けられた旋回軸受に上記給油孔を経て連通し、
更に両軸受間隙を介し背圧室を経て旋回スクロールの鏡
板外周部の側部空間に通じる油経路が形成されるスクロ
ール圧縮機において、 旋回スクロールの鏡板外周部の背面部に、上記鏡板外周
部の側部空間と背圧室とを連通する多数の放射状溝を満
遍なく形成したことを特徴とするスクロール圧縮機。 2 前記放射状溝の最内端部の位置は、旋回スクロール
の如何なる旋回角度(前記主軸先端の偏心軸の偏心角度
)においても、前記フレームの台座面の内径より内側に
存する様に設定されていることを特徴とする請求項1記
載のスクロール圧縮機。 3 前記放射状溝は、前記旋回軸受を内包する旋回スク
ロールボス部の根元部近傍まで延長して設けられている
ことを特徴とする請求項1又は2記載のスクロール圧縮
機。 4 前記多数の放射性溝の大きさは、溝面積比S^*(
旋回スクロール鏡板外周面における前記放射状溝の開口
面積の合計を該鏡板外周面の表面積で除した値)が0.
2〜0.4である様に設定されていることを特徴とする
請求項1,2又は3記載のスクロール圧縮機。 5 旋回スクロール全体の重心をその鏡板の中心に一致
させる様に前記放射状溝の深さ、幅、長さ又はそれらの
組合せの調整をしたことを特徴とする請求項1,2,3
又は4記載のスクロール圧縮機。 6 旋回スクロール鏡板外周部の背面部と対向したフレ
ーム台座面に、前記側部空間と背圧室とを連通する多数
の放射状溝を満遍なく形成したことを特徴とする請求項
1ないし5のいずれかに記載のスクロール圧縮機。 7 前記放射状溝はテーパ状部を有する請求項1ないし
6のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2188338A JP2786319B2 (ja) | 1990-07-17 | 1990-07-17 | 可変速スクロール圧縮機 |
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ID=16221869
Family Applications (1)
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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